PHYSIKALISCHE GEWÄSSERUNTERSUCHUNG AN DER RIEDE

Materialien
Marmeladenglas, Stock, Faden (1m), Korken, Thermometer, Uhr mit Sekundenzeiger, Schreibunterlagen, Bleistift, Fotoapparat, Leitfähigkeitsmessgerät, Sägemehl

 

Durchführung
Zuerst misst man die Wassertemperatur mit dem Thermometer. Anschließend misst man die Temperatur der Luft.
Um die Fließgeschwindigkeit des Wassers zu berechnen, nimmt man nun den Stock, befestigt dort den Faden und verbindet das Ende mit einem Korken so, dass die Schnur letztendlich mit Korken zusammen genau 1m lang ist. Der Stock wird in den Fluss gestellt und der Faden mit dem Korken bis zu Wasseroberfläche heruntergezogen. Mit der einen Hand wir der Stock gehalten und mit der anderen der Korken, den man direkt auf Höhe des Wassers hält. Nun wird der Korken losgelassen und man misst die Zeit, die der Korken für die 1 m lange Strecke benötigt.


Bestimme dann kleinräumige Strömungsunterschiede, beispielsweise im Umfeld eines Steines oder eines Gefälles.
Durch Sägemehl stellst du nun die Trübung des Wassers fest. Beurteile sie nun durch folgende Abstufungen: klar, schwach getrübt, mäßig getrübt, stark getrübt.


Beurteile den Geruch der Wasserprobe. Schüttele hierzu die Wasserprobe Glas mit Deckel kräftig durch, öffne dann den Deckel und prüfe sofort mit der Nase. Halte Art und Intensität des Geruches beispielsweise durch folgende Begriffe fest: Art: frisch, aromatisch (Mikroorganismen), süßlich (Abwasserpilze), erdig, torfig, modrig, muffig, faulig, jauchig, chemisch Intensität: geruchlos, schwach, stark.


Messung der Leitfähigkeit mit dem zugehörigen Messgerät.

 

Messergebnisse

Datum:  16.09.08                Uhrzeit: 14:15                      Wetter: heiter, bedeckt

 

 

Alte Riede

Neue Riede

Wassertemperatur

13,6°C

14°C

Lufttemperatur

10°C

11°C

Fließgeschwindigkeit:

 

 

      Kleiner Schotter

0,21  m/s

0,18  m/s

      Sand

0,166  m/s

0,154  m/s

      Grober Schotter

0,625  m/s

0,4  m/s

Geruch

moderig

torfig

Trübung

Sehr trüb

Schwach getrübt

Leitfähigkeit

0,718  mS/cm

0,590  mS/cm

 

 

Auswertung

Vergleich der neuen mit der alten Riede


Vergleicht man nun die neue mit der alten Riede kann man wesentliche Unterschiede feststellen.
Der erste Unterschied ergibt sich in den verschiedenen Wassertemperaturen, die für die biologischen, wie auch chemischen Untersuchungen wichtig sind.
In der alten Riede beträgt diese 13,6°C und in der neuen 14°C, was dadurch zustande kommt, dass die Fließgeschwindigkeit in der alten Riede höher ist und diese somit weniger Wärme aufnehmen kann als die neue Riede.
Der Unterscheid der Lufttemperatur kommt daher zustande, dass der Verlauf der neuen Riede in einer windstilleren Umgebung (durch viele Bäume) verläuft.
Auffällig ist auch, dass die Fließgeschwindigkeit der alten Riede bei unterschiedlichen Untergründen immer höher ist als bei der neuen. Das hängt mit dem Verlauf des Flusses zusammen. Darauf wird später noch durch Einbezug eines Modells genauer darauf eingegangen.

Die unterschiedlichen Gerüche haben einen biologischen Hintergrund, da durch die unterschiedlich vorherrschenden Temperaturen der beiden Gewässer auch andere Pflanzen wie auch andere Lebewesen vorkommen.

Die unterschiedliche Trübung ist auch auf die unterschiedliche Fließgeschwindigkeit zurückzuführen. Somit ist in der alten Riede die Trübung stärker, da durch die höhere Fließgeschwindigkeit mehr Wassersedimente mitgerissen werden.

Die elektrische Leitfähigkeit ist abhängig von der Anzahl der im Wasser gelösten Ionen und somit auch ein Indikator für den Salzgehalt im Wasser.
Umso mehr Ionen in den Gewässern vorkommen, desto höher wird die Leitfähigkeit.
Da man in der alten Riede eine höhere Leitfähigkeit festgestellt hat, ist dort auch ein höherer Salzgehalt. Dieser kommt dadurch zustande, da mehrere Felder die alte Riede umgeben und somit der höhere Salzgehalt beispielsweise durch versickernde Düngermittel zustande kommt.

 

Das Modell


Mit diesem Modell können die unterschiedlichen Fließgeschwindigkeiten bei unterschiedlich stark mäandrierenden Flüssen dargestellt werden.

Bild 1/Bild 2/Bild 3

Durchführung
Dazu wird der Kolbenprober mit einer bestimmten Menge an Wasser gefüllt. Dann wird das Ventil geöffnet. Die Stoppuhr wird gestartet, wenn das erste Wasser am Ende des Schlauchs herausfließt und dann gestoppt, wenn das Wasser im Kolbenprober vollständig entleert ist. Der Schlauch wird nach Belieben durch die Halterungen gelegt, um mehr oder weniger Kurven zu erhalten. So entstehen die unterschiedlichen Stärken der Mäandrierung der Flüsse.

Auswertung
Lassen wir zuerst den Schlauch ganz gerade und simulieren so einen Kanal, so stellen wir fest, dass die Fließgeschwindigkeit bei ca. 0,0833m/s liegt. Das liegt daran, dass das Wasser ungehindert flussabwärts fließen kann.

Im Gegensatz zu einem Kanal sind in einem natürlichen Fluss oder Bach größere Steine oder andere Störmittel, die die Strömung umlenken können. So strömt das Wasser gegen das Ufer. Es entsteht ein Prallhang. Im Modell wäre das jetzt vergleichbar mit Bild 2. Der Fluss mäandriert und Prall- und Gleithang bilden sich aus.
Im Modell nimmt die Fließgeschwindigkeit immer weiter ab, je enger man die Kurven legt. (Bild 2: 0,08m/s und Bild: 3 0,0766m/s). Das liegt daran, dass das Wasser an den Prallhängen an Geschwindigkeit verliert. Es verliert dort die Geschwindigkeit bzw. die Energie, um Steine oder andere Sedimente abzutragen.
Im Prallhang ist die Geschwindigkeit höher als die im Gleithang. Hier wird durch die langsame Geschwindigkeit das zuvor aus dem Prallhang abgetragene Sediment wieder abgelagert. Die Mäandrierung nimmt zu und der Fluss breitet sich immer weiter aus.
Durch diese Kurvenbildungen kann wieder ein normales Flussbett entstehen, indem sich der Kurveneingang nach langer Zeit immer näher an den Kurvenausgang bewegt. Es entsteht ein Durchbruch und es bleibt ein sogenanntes Altwasser zurück.

Im Fall eines Hochwassers kann ein mäandrierender Fluss mehr Wassermassen aufnehmen, die allerdings nicht zu einem reißenden Strom, wie in einem Kanal, werden. Ursache ist, dass das Wasser gegen die Prallhänge strömt und dort an Geschwindigkeit verliert. Das ist ein wichtiger Nebenfaktor bei einer Renaturierung, die nicht nur neue Lebensräume für Tiere schafft, sondern auch Gefahren vor Überschwemmungen unterbinden kann.